東海某氣田降壓生產(chǎn)方案的規(guī)劃和實(shí)施

劉俊陽(yáng)(中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司上海分公司，上海 200335)

0 引言

東海某氣田部分生產(chǎn)井進(jìn)入中后期生產(chǎn)，產(chǎn)能下降較快。為了延長(zhǎng)各生產(chǎn)井壽命，提高采收率，需要對(duì)目標(biāo)氣田生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行降壓操作，以提高低產(chǎn)低效井產(chǎn)能。根據(jù)實(shí)際產(chǎn)能及現(xiàn)場(chǎng)情況，選用匹配的天然氣壓縮機(jī)，同時(shí)對(duì)目前主工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)多口低產(chǎn)井共用壓縮機(jī)，為周邊油田降壓增產(chǎn)提供新模式、新思路。

1 降壓潛力分析

1.1 平臺(tái)生產(chǎn)概況

某平臺(tái)原主工藝流程：?jiǎn)尉a(chǎn)氣經(jīng)生產(chǎn)/計(jì)量管匯后進(jìn)入生產(chǎn)分離器進(jìn)行油、水、氣三相分離，分離的氣相進(jìn)入海管外輸；分離的水相進(jìn)入水力旋流器做進(jìn)一步處理，達(dá)標(biāo)后直接排海；分離的油相進(jìn)入閉式排放系統(tǒng)。

表1 平臺(tái)各井油嘴前的壓力和產(chǎn)量

表2 主要設(shè)備操作參數(shù)

從表1可以看出，C1井和C8井由于產(chǎn)氣量和產(chǎn)液量較小，油壓較低，已不具備降壓空間，暫不考慮降壓生產(chǎn)。主要設(shè)備操作參數(shù)如表2所示?，F(xiàn)在C6井的油壓相對(duì)較低，已經(jīng)接近目前生產(chǎn)分離器的操作壓力4 000 kPaG。根據(jù)油藏信息，C6井水體能量不是很強(qiáng)，所以油壓下降較快，后期出水量大幅增加的可能性不大；C3井油壓保持水平好，水體能量可能相對(duì)充足，目前產(chǎn)水持續(xù)上升，估計(jì)后期可能會(huì)達(dá)到50～100 m3/d水平；C9后期大量產(chǎn)水的概率相對(duì)較低。所以，根據(jù)對(duì)工藝處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理流程和目前實(shí)際操作的對(duì)比，優(yōu)先考慮對(duì)C6井實(shí)施單井降壓，降低C6單井操作壓力。未來(lái)根據(jù)油藏?cái)?shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求和降壓生產(chǎn)效果，逐步的對(duì)C9、C3實(shí)施降壓生產(chǎn)。

2 流程方案

根據(jù)潛力分析，流程改造將采用單井降壓與多井降壓改造模式相結(jié)合，降低單井或多口井的流程背壓，釋放氣田產(chǎn)能，然后利用增壓設(shè)備，將低壓井產(chǎn)氣增壓外輸。

實(shí)施單井降壓，氣量一定的情況下，隨著壓力的下降，輸氣管線(xiàn)管徑閥門(mén)尺寸逐漸增大，勢(shì)必會(huì)增加投資成本，根據(jù)API RP14E 規(guī)范對(duì)單相氣體流速要求，流速按18.3 m/s進(jìn)行反算，C6井單井產(chǎn)氣按50 000 Sm3/d(考慮2.0波動(dòng)系數(shù))，操作壓力在1 400 kPaG、1 000 kPaG、500 kPaG三種工況下計(jì)算管徑分別為7.62 cm、7.62 cm、10.16 cm。綜合考慮，現(xiàn)階段考慮3吋管線(xiàn)作為降壓改造輸氣管線(xiàn)。C6單井降壓具體流程，單井物流從油嘴后出油管線(xiàn)引出，油水氣首先進(jìn)氣液分離器，進(jìn)行第一次氣液分離器，脫出多余水分，滿(mǎn)足壓縮機(jī)進(jìn)氣含水量要求。分離低壓氣進(jìn)入天然氣壓縮機(jī)，增壓后與其他高壓井匯合進(jìn)入生產(chǎn)分離器，分離的油經(jīng)凝析油泵增壓后進(jìn)生產(chǎn)分離器。項(xiàng)目實(shí)施階段，又對(duì)上述流程進(jìn)行了優(yōu)化，保留氣/液進(jìn)生產(chǎn)分離器的常規(guī)流程外，增加了天然氣壓縮機(jī)和凝析油泵直接進(jìn)外輸海管的流程，一方面提高了流程的靈活性，同時(shí)在生產(chǎn)分離器出現(xiàn)應(yīng)急關(guān)斷的情況下，C6井可以正常生產(chǎn)外輸，降低產(chǎn)氣量損失。

3 設(shè)備選型

3.1 氣體組分

即各組分物理化學(xué)性質(zhì)等。井口物流組分的變化不僅影響工藝流程和壓縮機(jī)選型設(shè)計(jì)，同時(shí)還影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能表現(xiàn)。

3.2 供氣量

即用戶(hù)要求處理的氣體體積，通常用單位時(shí)間內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下壓縮機(jī)處理的氣體容積表示，單位為Sm3/h。供氣量不能直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算壓縮機(jī)的尺寸大小，需要將其換算成“容積流量”。所謂容積流量，系指壓縮機(jī)末級(jí)排出的氣體數(shù)量，折算到進(jìn)口狀態(tài)時(shí)的壓力與溫度下的氣體容積，并加上壓縮過(guò)程中分離掉的水分與洗滌掉的無(wú)用組分[1]。

3.3 進(jìn)氣壓力與進(jìn)氣溫度

壓縮機(jī)進(jìn)氣壓力與進(jìn)氣溫度隨著上游工藝條件發(fā)生變化，在設(shè)計(jì)時(shí)需要選擇合適的設(shè)定值。進(jìn)氣溫度一般要求控制在烴露點(diǎn)以上。

3.4 排氣壓力

壓縮機(jī)末級(jí)排出氣體的壓力，即壓縮機(jī)下游流程之背壓。作為外輸壓縮機(jī)時(shí)，排氣壓力相對(duì)較高。

3.5 排氣溫度

需要嚴(yán)格限制壓縮機(jī)排放溫度，主要原因包括：不飽和烴類(lèi)氣體溫度高時(shí)會(huì)發(fā)生裂解；腐蝕性氣體溫度高時(shí)腐蝕性增強(qiáng)；高溫下潤(rùn)滑油性能惡化，并可能在排氣閥及活塞環(huán)上結(jié)焦積炭，甚至在排氣管道內(nèi)沉積；無(wú)油潤(rùn)滑的往復(fù)式壓縮機(jī)，其活塞環(huán)、填料等均采用自潤(rùn)滑有機(jī)材料，工作溫度不宜過(guò)高。井口典型物流組分如表3所示。C6物流典型參數(shù)如表4所示。

表3 井口典型物流組分

表4 C6物流典型參數(shù)

分析該項(xiàng)目典型井口的天然氣組份數(shù)據(jù)可知，甲烷值含量最高為87.43%；同時(shí)該天然氣中含有一定比例的重?zé)N、二氧化碳和水。在壓縮機(jī)選型模擬計(jì)算時(shí)需要充分考慮這些因素的影響。

表5 工藝專(zhuān)業(yè)提供的典型年份處理量

根據(jù)允許的排氣溫度、氣缸壓縮比以及工作效率來(lái)確定壓縮級(jí)數(shù)。假定所有級(jí)壓比相同，實(shí)際設(shè)計(jì)中，低壓級(jí)壓比配置稍高、高壓級(jí)壓比配置稍低將有利于提高機(jī)組整體性能。往復(fù)式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)：處理能力：5.0×104Sm3/d；壓縮級(jí)數(shù)：2級(jí)。

根據(jù)表5典型年份壓縮機(jī)處理量可以看出，單臺(tái)壓縮機(jī)二級(jí)壓縮運(yùn)行可滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。壓縮機(jī)入口壓力在0.5～1.4 MPaG之間波動(dòng)，出口壓力受下游管網(wǎng)壓力影響，現(xiàn)階段出口壓力調(diào)整基本維持在4.5 MPaG。

設(shè)計(jì)階段參照的天然氣組分?jǐn)?shù)據(jù)很可能與實(shí)際情況存在一定差異。設(shè)計(jì)者需要實(shí)時(shí)了解組分變化情況，以便對(duì)壓縮機(jī)組進(jìn)行必要的調(diào)整，始終滿(mǎn)足增壓需求。若進(jìn)口氣體夾帶液滴，會(huì)造成液擊，損壞機(jī)器，影響壓縮機(jī)正常運(yùn)行，通過(guò)對(duì)C6井口典型年份物流組分的分析，含水量波動(dòng)較大，產(chǎn)液量較大時(shí)，壓縮機(jī)無(wú)法正常穩(wěn)定運(yùn)行，需要在壓縮機(jī)上游增加氣液分離裝置，通過(guò)氣液分離，將多余的水分脫除，達(dá)到滿(mǎn)足壓縮機(jī)進(jìn)口含水量要求。氣液分離器按立式兩相分離器計(jì)算，根據(jù)氣體流速法計(jì)算，氣液分離器處理液量按300 m3/d，充分考慮未來(lái)產(chǎn)液量的增大，滿(mǎn)足壓縮機(jī)正常運(yùn)行要求。經(jīng)計(jì)算，氣液分離器尺寸為Ф700 mm×2 400 mm。氣液分離器進(jìn)口管線(xiàn)設(shè)置預(yù)留口，為將來(lái)其他低壓井的接入提供接口條件，氣液分離器設(shè)置旁通管線(xiàn)和閥門(mén)，含液量低的井口物流可通過(guò)旁通管線(xiàn)直接進(jìn)往復(fù)式壓縮機(jī)[2]。

4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

2019年，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求完成了現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備安裝和管線(xiàn)連接，投產(chǎn)兩年多以來(lái)，取得了預(yù)期的增產(chǎn)效果?，F(xiàn)場(chǎng)安裝好的往復(fù)式壓縮機(jī)撬及氣液分離裝置(如圖1所示)。

圖1 氣液分離裝置

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)井口物流組分、產(chǎn)量的分析，選擇滿(mǎn)足降壓生產(chǎn)的往復(fù)式壓縮機(jī)作為降壓改造的核心設(shè)備，同時(shí)考慮進(jìn)口組分夾帶液滴，在壓縮機(jī)之前安裝氣液分離裝置，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施后提高了產(chǎn)氣量，施工時(shí)還預(yù)留了其他低產(chǎn)井的接入口，為將來(lái)多井共用壓縮機(jī)提供了可行性，達(dá)到了預(yù)期的穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)效果。